新型抗灰霉病化合物 Z24：靶向 Bcthi4 的潜在高效杀菌剂

　　为应对灰霉病菌耐药问题，研究人员探究化合物 Z24，发现其能靶向 Bcthi4，或成新型杀菌剂。

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　　在农业生产的大舞台上，灰霉病菌（Botrytis cinerea）可谓是一个臭名昭著的 “反派”。它是一种具有广泛宿主范围的坏死性植物致病真菌，能给各类农作物带来巨大的经济损失。想象一下，大片果园里挂满了被灰霉病菌侵害的果实，菜地里的蔬菜也因它而腐烂，农民们辛勤的劳作付诸东流，这是多么令人痛心的场景。

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更糟糕的是，目前市面上约 85% 的杀菌剂都只针对单一酶，这使得灰霉病菌很容易产生耐药性。像唑类、琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHIs）和醌外抑制剂（如甲氧基丙烯酸酯类）等杀菌剂，其耐药性的出现严重威胁着农业安全。因此，寻找具有新靶点和低毒性的潜在杀菌剂迫在眉睫。

在这样的背景下，兰州大学等机构的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们致力于探究化合物 Z24 对灰霉病菌的作用机制，希望能为解决灰霉病菌感染问题找到新的突破口。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。其中，药物亲和反应靶点稳定性（DARTS）技术和质谱分析用于识别 Z24 的直接靶点；表面等离子共振（SPR）、分子对接和酶活性实验，用于验证 Z24 与靶点的结合能力及对靶点功能的影响；转录组测序分析在基因层面揭示 Z24 的作用机制；代谢组分析则帮助了解 Z24 对灰霉病菌代谢途径的影响 。

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研究结果令人振奋：

1. Z24 的体外活性评估：研究人员对新隐克莱因（Z1）及其衍生物 Z24 进行了抗真菌活性测试，以多种常见杀菌剂为阳性对照，检测它们对六种不同植物致病真菌的抑制效果。结果显示，Z24 表现出卓越的抗真菌活性，其半数最大有效浓度（EC₅₀）在 0.52 - 4.93 μg/ml 之间，比阳性对照药物更有效，对灰霉病菌的抑制效果尤为显著，且能明显抑制灰霉病菌孢子萌发。此外，通过透射电子显微镜（TEM）观察发现，Z24 处理后的灰霉病菌菌丝细胞壁变厚，细胞器降解，细胞质空泡减少，线粒体结构被破坏；用荧光探针检测发现，Z24 处理后细胞内活性氧（ROS）水平显著增加，这些都表明 Z24 对灰霉病菌具有很强的杀伤力。
2. Z24 直接靶点的鉴定与验证：利用 DARTS 技术和质谱分析，研究人员发现硫胺素噻唑合酶（Bcthi4）是 Z24 的潜在靶点之一。通过分子对接预测了 Z24 与 Bcthi4 的结合模式，SPR 分析进一步证实 Z24 能与 Bcthi4 特异性结合，且亲和力较高（解离常数 K_d为 9.425×10^?5）。对 Bcthi4 进行突变后，Z24 与突变体的结合能力消失，同时 Z24 显著抑制了 Bcthi4 的活性，这表明 Bcthi4 是 Z24 的重要作用靶点。
3. Z24 处理下灰霉病菌的转录组分析：转录组测序分析发现，Z24 处理后，灰霉病菌中有 273 个差异表达基因（DEGs），其中 1907 个上调，2366 个下调。这些差异表达基因主要富集在核糖体、氨酰 - tRNA 生物合成、氨基酸生物合成等途径。进一步分析可变剪接（AS）数据发现，Z24 处理诱导了 Bcthi4 基因的选择性剪接，增加了其剪接，这表明真菌可能通过 AS 来应对 Z24 诱导的转录变化。
4. Bcthi4 表达与灰霉病菌生存的关系：研究发现，Z24 处理后，灰霉病菌中 Bcthi4 基因的表达显著上调，同时细胞内硫胺素和硫胺素焦磷酸（TPP）的含量也明显增加。这表明 Z24 抑制了灰霉病菌的硫胺素生物合成途径，而真菌可能通过上调 Bcthi4 等相关酶的表达来补偿硫胺素的不足。
5. Z24 干扰硫胺素代谢的途径验证：通过向培养基中添加外源硫胺素，研究人员发现，添加硫胺素后，Z24 对灰霉病菌的生长抑制作用明显减弱，这进一步证明 Z24 干扰了灰霉病菌的硫胺素生物合成途径。
6. Z24 对硫胺素代谢影响的代谢物分析：代谢组分析表明，Z24 主要影响了灰霉病菌的氨基酸生物合成等代谢途径。在正离子模式和负离子模式下，都鉴定出了大量差异代谢物，这些代谢物的变化与氨基酸代谢密切相关，说明 Z24 对灰霉病菌的代谢产生了广泛的影响。
7. Z24 的安全性评估：在安全性方面，Z24 表现出色。在体外细胞实验中，Z24 对正常人体肠道上皮细胞（HIECs）、正常人体肝细胞（HL - 7702）和胃上皮细胞（GES - 1）的细胞毒性较低。在 Wistar 大鼠的急性口服毒性实验中，Z24 的半数致死剂量大于 2000 mg/kg，对大鼠的心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏等器官均无明显毒性作用，也未影响肝肾功能，且几乎无溶血活性。
8. Z24 的体内抗真菌活性评估：在番茄和黄瓜盆栽模型中，Z24 展现出了良好的体内抗真菌活性。它能有效抑制灰霉病菌在番茄和黄瓜上引起的灰霉病症状，且在保护和治疗效果上优于常用杀菌剂嘧霉胺。此外，Z24 还能完全抑制核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）的菌核形成。

综合研究结论与讨论部分，化合物 Z24 成功脱颖而出。它对多种植物致病真菌都有显著的抑制效果，安全性能良好，作用机制独特。通过精准靶向 Bcthi4，Z24 有效抑制了灰霉病菌的硫胺素生物合成途径，同时诱导了 Bcthi4 基因的可变剪接。这一系列作用使得 Z24 有望成为一种新型抗灰霉病的候选药物，为解决当前农业生产中灰霉病菌耐药性问题提供了新的方向。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为相关领域的研究开辟了新的道路，相信在未来，Z24 有潜力在农业生产中发挥重要作用，守护农作物的健康生长。

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